保持架由于工作条件的不同而产生不同程度的磨损和变形,且磨损量都比变形量大,尤其以装入主机 的轴承保持架磨损更为严重,而保持架的变形会加剧其局部磨损,造成早期失效,因此,可以认为 磨损是保持架的主要损坏形式。影响保持架磨损的基本参数为压力、滑动速度、摩擦系数、表面结 构、弹性模数和强度等。在相同的工作条件下,保持架的表面强化层的结构对提高其耐磨性起着重 要的作用,本文拟通过试验及对比,对几种强化法强化后窗形保持架的磨损进行分析。1
摩擦磨损试验1 1 试验条件载荷:49N ;转速:1 0 0 0r/min ;温度:室温;润滑:加3滴N32机油;时间:1h。1 2 试验方法在各种不同表面工艺处理的试片(试片基体材料和实体保持架相同)中,每种各取3片在铁姆肯试验机上进行试验,在每片试片上取3条磨痕,取其平均值。1 3 试验结果分析试验结果见表1。( 1 )试片经热处理或化学热处理后,其表面硬度和耐磨性都有较大提高,其中以软氮化试片的耐磨性最好,淬火试片次之。表1处理方法软氮化淬火喷丸后磷 化磷化未处理喷丸酸洗磨痕宽度/mm0 .811.111.3 0 1.3 2 1.62 1.741.86摩擦系数0 .0 2 60 .0 5 0 0 .0 190 .0 2 3 0 .0 2 5 0 .0 2 3 0 .0 2 6收稿日期:2 0 0 3- 0 7- 0 3作者简介:徐 浩,男,洛阳轴研科技股份有限公司产品开发部工程师。 ( 2 )在加3滴N32机油的润滑条件下,试片以喷丸后磷化耐磨性较好,喷丸次之,没有强化处理的酸洗试片最差。( 3)采用磷化和喷丸工艺,可以降低零件的摩擦系数,采用淬火工艺处理则效果相反,其摩擦系数比 未经处理的试片增大1倍左右。2 正反转台架试验在由滚子组和保持架组成的滑动摩擦副中,保 持架的磨损开始是出现在与保持架梁内径相连接的压坡面上,然后摩擦带逐步向外径方向扩大,当摩擦带扩大到保持架压坡面约1/2处时,不再进行延伸,因而在保持架原有的“角度压坡”面上形成了角度更大的磨损带,如图1所示。图1为测试保持架磨损,进行了台架试验。2 1 试验条件在ZS - 30 /60轴承寿命试验机上增添正反装置,每5min正反转1次,共试验35套轴承(型号为75 1 2E ,下同) ,检测变形及磨损,测试部位如图1所示,结果见表2 ,表中数值均为平均值。载荷:P =0 .2 2Cr径向载荷:Fr=2 0 0 0 0N轴向载荷:Fa=1 1 5 64N转速:2 75 0r/min润滑:N32机油循环润滑时间:5 0 0h 表2 mm处理方法喷丸磷化软氮化酸洗淬火椭圆变化量0 .0 0 80 .0 2 0 .0 60 .0 2 3 0 .10 5径向磨损量0 .0 2 10 .0 2 3 0 .0 2 70 .0 670 .0 762 2 试验结果分析( 1 )在轴承正反转试验中,保持架的磨损量较轻,经5 0 0h后的最大磨损量仅为0 .0 76mm ,最大椭圆变化量为0 .1 0 5mm。( 2 )保持架经热处理或化学热处理后,容易产生较大的外径变形,其耐磨性也不如喷丸和磷化处理的保持架。( 3)从变形和磨损综合分析,其中以喷丸保持架最好,磷化保持架次之,酸洗保持架的耐磨性最差。3 极限转速台架试验3 1 试验条件在ZS - 30 /60轴承寿命试验机上进行定时截尾试验,共试验47套轴承,结果见表3。载荷:P =0 .0 5Cr,径向载荷:Fr=2 630N ,轴向载荷:Fa=1 5 2 1 0N ,转速:45 0 0r/min ,润滑:N32机油循环润滑,时间:5 0 0h。 表3 mm处理方法径向窜动量试验前试验后径向磨损量喷丸0 .0 6760 .0 685 0 .0 0 1磷化0 .0 713 0 .0 742 0 .0 0 2淬火0 .0 8690 .0 9190 .0 0 5喷丸后磷化0 .0 460 .0 5 40 .0 0 8软氮化0 .0 72 60 .0 8710 .0 14 5酸洗0 .0 5 2 90 .0 690 .0 163 2 试验结果分析( 1 )与其他试验相比,在轴承极限转速的工作条件下,保持架的磨损量最小,经5 0 0h工作后的最大磨损量仅为0 0 1 6mm ,约为正反转台架试验磨损量的1 /5。( 2 )经表面处理的保持架,其耐磨性以喷丸保持架最好,磷化保持架其次,酸洗的保持架最差。4 主机试验4 1 基本情况将64套试验轴承分别装机(矿车)正常工作,承受较大冲击载荷,且污染严重,保持架磨损较台架试验严重,结果见表4。4 2 试验结果分析( 1 )在主机试验中保持架的磨损量比在台架试验中严重,其磨损范围为0 .5 86～0 .886mm。由于磨损使保持架的径向窜动量增大,导致2～3个滚动体互相接触,使保持架失去 引导和隔离作用而失效。 表4 mm处理方法磨损范围平均磨损量磷化0 5～0 .67 0 .5 86
喷丸0 42～0 .860 .676软氮化0 5 8～0 .810 .71淬火0 62～0 .840 .73 6酸洗0 68～1.0 80 .886 ( 2 )保持架经热处理或化学处理后,其耐磨性不如喷丸和磷化的保持架。( 3)在其他方法处理的保持架中,磷化和喷丸保持架的耐磨性都较好,但喷丸保持架的磨损离散性较 大。从平均磨损量进行比较,以磷化保持架最好,喷丸保持架次之,酸洗保持架最差。5 三种处理工艺的成本分析 (1 )喷丸工艺的成本最低,酸洗工艺的成本其次,磷化工艺的成本较高,其比例为1∶2 .4∶8。( 2 )喷丸和酸洗工艺的生产效率较高,磷化工艺生产效率低。( 3)酸洗工艺的劳动强度大,生产工人也比其他两种工艺所需要的人数多。将不同处理方法的保持架 ,按试验结果对比的顺序,用数字表示并列入表5。表5试验方法喷丸磷化软氮化淬火酸洗材料试片摩擦磨损试验4312 5极限转速台架试验12 43 5正反转台架试验12 43 5主机试验2 13 45成本13 //26 结论( 1 )在保持架材料不改变的条件下,用适当的表面强化处理方法可以提高保持架的耐磨性,并可以改善轴承的动性能。( 2 )保持架采用酸洗处理严重地影响了轴承的质量,对一般轴承产品的保持架,推荐用喷丸强化处理代替原有的酸洗处理。( 3)对防锈性能有特殊要求的轴承保持架,推荐用磷化强化处理代替原有的酸洗处理。( 4 )建议行业上多开展有关保持架的“喷丸后磷化”以及“软氮化后磷化”等复合处理方法的试验与究 ,为保持架的表面强化处理提供更多的途径和依据表面处理对窗形保持架磨损的影响@徐浩$洛阳轴承研究所!河南洛阳471039
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@杨林$洛阳轴承研究所!河南洛阳471039保持架;;
表面处理;;磨损通过试验和对比详细 分析了表面处理对窗形保持架磨损的影响。得出用适当的表面强化处理可提高保持架的耐磨性。改善轴承的动性能,且喷丸强化处理优于酸洗处理按试验结果对比的顺序,用数字表示并列入表5。表5试验方法喷丸磷化软氮化淬火酸洗材料试片摩擦磨损试验43 12 5极限转速台架试验12 43 5正反转台架试验12 43 5主机试验2 13 45成本13 //26 结论( 1 )在保持架材料不改变的条件下,用适当的表面强化处理方法可以提高保持架的耐磨性,并可以改善轴承的动性能。( 2 )保持架采用酸洗处理严重地影响了轴承的质量,对一般轴承产品的保持架,推荐用喷丸强化处理代替原有的酸洗处理。( 3)对防锈性能有特殊要求的轴承保持架,推荐用磷化强化处理代替原有的酸洗处理。( 4 )建议行业上多开展有关保持架的“喷丸后磷化”以及“软氮化后磷化”等复合处理方法的试验与究 ,为保持架的表面强化处理提供更多的途径和依据表面处理对窗形保持架磨损的影响@徐浩$洛阳轴承研究所!河南洛阳471039
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